Avishay Bransky, Ph.D., CEO a spoluzakladatel PixCell – Interview Series

Avishay Bransky, Ph.D., CEO a spoluzakladatel PixCell, je odborník na mikrofluidiku s rozsáhlými průmyslovými zkušenostmi v oblasti aplikované fyziky, softwarového a systémového inženýrství. Je jedním z vynálezců techniky viskoelastického zaostřování, metod analýzy buněk a mikrofluidické kazety. Dr. Bransky získal titul B.A. v oboru Fyzika, B.Sc. v oboru Materiálové inženýrství a Ph.D. v oboru Biomedicínského inženýrství, všechny z Technion Israel Institute of Technology.

PixCell Medical má zajímavý příběh vzniku, můžete vysvětlit, jak byla společnost založena poté, co jste náhodou objevili jedinečný fyzikální jev: Viskoelastické zaostřování (VEF)?

Zatímco jsem dokončoval svůj doktorát na Technion – Israel Institute of Technology, můj kolega a já jsme zkoumali mikrofluidické zařízení, ve kterých jsme proudily krevní buňky suspendované v různých roztocích. Prohlíželi jsme si buňky pomocí mikroskopu, zatímco proudily, a jak bylo očekáváno, buňky byly rovnoměrně rozloženy po mikrokanálu (část mikrofluidického zařízení). Během našeho výzkumu jsme experimentovali s jedinečným roztokem, který se obvykle používá v hornickém průmyslu. Když jsme se podívali do mikroskopu, neviděli jsme žádné buňky. Opakovali jsme to několikrát a stále jsme neviděli žádné buňky! Při dalším zkoumání jsme zjistili, že všechny buňky byly zaostřeny v jedné rovině a náš mikroskop nebyl zaostřen na tu rovinu buněk. Zaostřovací efekt, který jsme objevili, byl extrémně silný, jaký jsme nikdy předtím neviděli, ve kterém všechny buňky byly dokonale zarovnány v jedné rovině, vzdálené od sebe pouze několik desítek nanometrů. To byl náš průlom v objevu viskoelastického zaostřování (VEF).

Přistoupili jsme k profesorovi na Technion, který vytvořil teorii, která podporovala toto objev. Na základě tohoto výzkumu jsme publikovali článek o VEF v jednom z nejprestižnějších fyzikálních časopisech – Physical Review Letters.

Rychle jsem si uvědomil, že VEF by mohlo být velmi užitečné v aplikacích, kde se buňky počítají nebo analyzují. Tyto metody všechny vyžadují zaostřování buněk, protože čím blíže je buňka k poloze, ve které se očekává, že bude, tím je analýza přesnější. Ostře zaostřené VEF umožňuje velmi přesná měření, stejně jako obrazovou analýzu charakteristik buněk. Další výhodou je, že VEF vyžaduje mnohem méně reagentů než standardní počítadla buněk, což z něj činí nákladově efektivní a snadno použitelné. To byl počáteční bod, kdy jsme začali vyvíjet analyzátor HemoScreen, který byl navržen kolem VEF a dalších patentovaných technologií.

HemoScreen™ činí krevní testy jednoduchými, můžete vysvětlit, jaké dovednosti jsou potřebné pro provedení krevních testů a jaký je proces?

HemoScreen je malý, pevný a snadno použitelný, a nevyžaduje žádné technické dovednosti pro nastavení nebo provoz. Navíc nevyžaduje údržbu nebo kalibraci. Díky tomu může kdokoli rychle naučit, jak jej používat, pouze čtením rychlého průvodce, od zdravotních sester a pečovatelů až po pacienty sami.

Zařízení zahrnuje jednoduchý tříkrokový proces:

• Jedna kapka krve se odebere z prstu a vloží do odběrového pouzdra, které má všechny reagencie vestavěné.
• Pouzdro se vloží do analyzátoru; a
• Do 6 minut jsou dodány laboratorní výsledky pro kompletní 5-dílný diferenciální test CBC.

Tento proces eliminuje chyby operátora nebo uživatele související s procedurálními chybami, které mohou ohrozit kvalitu výsledků testu kvůli preanalytickým krokům přípravy vzorku. Dodání přesných čtení 20 standardních parametrů krevního testu v bezpečném, jednoduchém a snadno použitelném řešení point-of-care šetří pacientům, klinickým pracovníkům a zdravotnickým systémům významný čas a náklady.

V USA je HemoScreen schválen pro použití v point-of-care (POC) s hodnocením CLIA středně složitý.

Jaké jsou některé nemoci, které HemoScreen™ detekuje?

HemoScreen provádí nejčastější krevní test, kompletní krevní obraz (CBC), který poskytuje zdravotnickým odborníkům celkový obraz o zdraví člověka. Kromě toho poskytuje komplexní identifikaci abnormálních buněk, které mohou sloužit jako biomarkery pro různé patologie. Identifikace abnormálních buněk je tak důležitá, ale není k dispozici v point-of-care nebo často ani ve velkých, centralizovaných laboratořích.

Při identifikaci nemocí, jako je lymfom, certain typy leukémie a závažné záněty, jsou předčasně uvolněny nezralé buňky z kostní dřeně, než dosáhnou své zralé formy. Schopnost označit takové nezralé buňky v krvi pacienta je velmi důležitým nálezem a může být zjištěna pouze pomocí nejvyšší kvality přístrojů. Často tyto přístroje nemohou detekovat všechny nezralé buňky, což vede k nutnosti provést krevní nátěr a prohlédnout vzorek pod mikroskopem. Je méně a méně patologů s odbornými znalostmi, kteří tohle mohou udělat.

To je místo, kde HemoScreen vstupuje do hry. Naše AI-driven image analýza může, na základě tisíců vzorků z různých patologií, identifikovat buňky a poskytnout přesný nález, což představuje obrovskou transformaci v rychlé krevní analýze. Používáním této technologie mohou pacienti být informováni okamžitě, zda by měli jít do nemocnice a provést další specifické testy, aby mohli identifikovat patologii mnohem dříve než s aktuálními testovacími metodami.

Další poruchy, které lze identifikovat prostřednictvím CBC HemoScreen, zahrnují chronické lymfomy (CLL), infekce, závažnou anémii a vnitřní krvácení. Přidání abnormálních buněk je silným indikátorem, že pacient má závažný problém, který vyžaduje další analýzu a hodnocení. Místo specifické diagnózy konkrétních nemocí poskytuje test HemoScreen obecný přehled o zdraví pacienta a pomáhá v časném odhalení závažných patologií. Kromě toho pomáhá lékaři rozhodnout, zda předepsat antibiotika nebo ne, což je stále důležitější s rostoucím problémem antimikrobiální rezistence.

HemoScreen™ může také detekovat abnormální krevní buňky, které mohou indikovat potenciální rakovinné buňky. Můžete vysvětlit, jak toto zařízení může být použito k detekci rakoviny v raném stádiu?

Krevní buňky se vyvíjejí v kostní dřeni, která postupně dozrává, dokud nejsou uvolněny do krevního oběhu jako jedna z hlavních 7 typů buněk. Tyto zralé buňky jsou počítány jako součást standardního testu kompletního krevního obrazu (CBC), protože jejich koncentrace v krvi slouží k diagnostice různých stavů, jako je infekce a anémie. Někdy však nezralé buňky, které ještě nedozrály do své zralé formy, jsou předčasně uvolněny z kostní dřeně do periferního krevního oběhu. Tyto buňky se nazývají abnormální buňky a mohou být indikátorem závažného zdravotního problému.

Metoda analýzy HemoScreen je založena na digitální imagi proudících buněk, která může být vnímána jako “proudící krevní nátěr.” Extrahuje stovky rysů z každé buňky, na rozdíl od 3-4 signálů získaných standardními analyzátory v centralizovaných laboratořích. To umožňuje technologii přesně rozlišovat mezi všemi typy buněk, včetně těch abnormálních.

FDA-schválená verze HemoScreen specifikuje 5 typů normálních bílých buněk a přesně označí abnormální buňky. PixCell však nedávno představil novější verzi, která měří a vypisuje počty abnormálních buněk – což představuje průlom v hematologických diagnostikách, protože lékaři budou moci detekovat různé typy rakovin v raném stádiu v primární péči a nebudou muset vynechat tyto kritické případy, které vyžadují okamžitou intervenci.

HemoScreen může počítat nezralé granulocyty, jaderné červené krvinky a blastové buňky, které jsou extrémně důležité detekovat, i když jsou přítomny ve velmi nízkých počtech, protože mohou indikovat myelomy, leukémie, lymfomy a chronické krevní poruchy, které vyžadují okamžitou intervenci.

Jedna z věcí, na kterých PixCell Medical pracuje, je Brzká diagnostika sepse. Můžete vysvětlit současné výzvy spojené s časnou diagnostikou sepse a jak PixCell Medical řeší tuto výzvu?

Sepsa je globálním zdravotním problémem. Pro boj se sepse potřebujeme lepší diagnostické nástroje, rychlejší testování a specifičtější testy. Pokud testy nejsou specifické, nemohou rozlišit sepse a jiné stavy, které se podobají.

PixCell Medical řeší tuto výzvu poskytováním vysoce přístupných testů pro specifické biomarkery spojené s bakteriálními infekcemi. Některé jsou již k dispozici s 5-dílným diferenciálním CBC, jako je absolutní počet neutrofilů (ANC) a počet bílých krvinek (WBC), zatímco jiné jsou stále ve vývoji.

PixCell také přidává nedávno objevený biomarker: šířku distribuce monocytů (MDW) do testu CBC. MDW se ukázala být účinnou pro detekci sepse během počátečního setkání v nemocnici. V kombinaci s WBC je MDW dále předpovídána, že zlepší lékařská rozhodnutí během časných stádií sepse v nemocnici. Nezralé granulocyty, zmíněné výše, se také ukázaly být dobrým časným markerem sepse. Kromě toho PixCell vyvíjí další testy pro zánětlivé markery, jako je C-reaktivní protein (CRP) a prokalcitonin (PCT), které se široce používají při léčbě sepse.

Kombinace těchto markerů nabízí mnohem specifičtější indikaci zdroje infekce a průběhu nemoci. Kromě toho by zpřístupnění těchto pokročilých testů a poskytování výsledků v reálném čase vedlo k významně lepším klinickým výsledkům pro pacienty se sepse.

Jak je umělá inteligence použita v HemoScreen™ pro detekci nemocí a rakoviny?

HemoScreen kombinuje technologii viskoelastického zaostřování (VEF) s patentovanou umělou inteligencí (AI) a strojovým viděním pro rychlou analýzu krevního vzorku. VEF způsobuje, že buňky se zaostří do jedné roviny, zatímco proudí, což usnadňuje jejich optickou analýzu. Naše strojové vidění poté zachytí tisíce obrazů desítek tisíc buněk v reálném čase, dokonale zaostřených, zatímco proudí. Naše algoritmy AI poté analyzují tyto obrazy na letu. Používáním obrazové zpracování, algoritmů a strojového vidění technologie identifikuje buňky a poté je klasifikuje do různých typů.

Používáním algoritmů strojového učení, které jsou trénovány lidskými odborníky na základě mnoha různých krevních vzorků a patologií, může identifikovat a klasifikovat různé subtypy buněk, které se někdy liší v nuancích od různých pacientů a patologií. To seすべて provádí na základě morfologie buněk, tvaru, tvaru jádra, barvy a dalších vlastností buněk. Celkově naše technologie AI využívá stovky různých rysů každé buňky, aby mohla určit, jaký typ buňky to je, rychle.

Jak důležité je decentralizované diagnostické testování při úspěšné diagnostice rakoviny a jiných infekčních nemocí v raném stádiu?

Decentralizované diagnostické testování je zásadní při úspěšné diagnostice rakoviny a jiných infekčních nemocí v raném stádiu. Současné technologie používané v centralizovaných laboratořích pro tento účel používají laserové rozptylování nebo elektrickou impedanci, které umožňují analýzu pouze několika vlastností buněk, obvykle pouze 3-4 ve srovnání s desítkami, které naše technologie může analyzovat v point-of-care prostředí.

Kromě toho je proces úspěšné diagnostiky rakoviny a jiných infekčních nemocí obvykle prováděn prostřednictvím dlouhého a zdlouhavého testovacího procesu. Krevní vzorky jsou odebírány od pacienta po odkazu lékaře, odesílány do centralizované laboratoře k testování a pacienti mohou čekat dny,甚至 týdny, na výsledky. Decentralizované diagnostiky poskytuje lékařům možnost testovat své pacienty tam a tehdy, v jejich vlastní ordinaci, bez jakékoliv technické asistence. A nej重要nější část? Výsledky jsou získány do 6 minut a lékař může odkázat pacienta přímo na další nezbytný krok v jeho diagnostice.

Je něco jiného, co byste chtěl sdílet o PixCell Medical?

PixCell Medical jsou hrdí na to, že vytvořili řešení pro jednoduchý CBC test, který byl hledán po několik desetiletí. To je poprvé, kdy může být vytvořeno miniaturizované, snadno použitelné zařízení, které poskytuje takové přesné výsledky, které jsou snadno dostupné a přístupné těm, kteří je potřebují nejvíce.

Děkuji za rozhovor a za to, že jste nás informovali o úžasné práci, která se děje v PixCell Medical.